Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator nach dem Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1. Das Prinzip eines derartigen Gasgenerators ist aus der Automobil
technischen Zeitschrift, Jahrgang 84 (1982), S. 77 und 78 bekannt.
Nachteile bisheriger Lösungen:
Bekannte Systeme weisen den Nachteil auf, daß sie aus zwei Gasgenerato
ren bestehen, mit zwei Zündern, dazugehörigen Kabeln und Steckern und dazu
eine doppelte Endstufe im Sensor benötigen. Neben Kosten-Nachteilen
ist die Baugröße dieser Systeme mit Integrationsschwierigkeiten im Fahr
zeug verbunden.
Es sind bereits rohrförmige Gasgeneratoren für die Beifahrerseite be
kannt, bei denen aber Anzünd-, Brenn- und Filterkammer, radial nachgeschaltet,
sich über die gesamte Länge des Gasgenerators erstrecken. Dabei werden
die großflächigen Kammerwandungen unnötig hohen Druckbelastungen ausge
setzt, die durch höheren Materialaufwand kompensiert werden müssen. Die
ausschließlich radiale Gasführung ergibt ungünstigere Bedingungen für
eine partikelausscheidende Umlenkung der Gase und erfordert den Einsatz
eines teueren Filtermaterials über die gesamte Gasgeneratorlänge.
Die Anordnung hat auch den Nachteil, daß bei Änderung der Leistungsan
forderungen, d. h. bei variierender Treibladungsmenge, nicht nur die
Brennkammer, wie bei der Erfindung, sondern auch alle anderen Teile,
wie z. B. die Anzündanordnung und die Filterteile, verändert werden
müssen.
Aus der DE-OS 23 30 194 ist ferner ein Gasgenerator mit rohrförmigem,
bzw. zylindrischem Gehäuse bekannt. Dort ist jedoch das Rohr zu beiden
Enden durch Schraubdeckel verschlossen, die von beiden Stirn Stirnseiten her
alle in das Rohr eingesetzten Teile beim Einschrauben gegeneinander
pressen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasgenerator zu schaffen, der aus
wenigen Moduln baukastenartig, insbesondere zu einem im wesentlichen
zylinderförmigen Gesamtaggregat zusammensetzbar ist, wobei es genügen
soll, bei Änderung der Leistungsanforderungen nur einen Modul, insbesondere
die Brennkammer, zu ändern und mit wenigstens einem, bevorzugt zwei,
(Filter-) Moduln unveränderter Art zusammenzufügen.
Die Lösung der Erfindung ist im Patentanspruch 1 angegeben.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung und zugleich wesentlicher Vorteil
besteht darin, daß der Gasgenerator aus mehreren topfförmigen Blechtei
len zu einem fertigungsgerechten und festigkeitsmäßig optimalen, im we
sentlichen rohrförmigen Baukasten-Gesamtgehäuse form- oder stoffschlüs
sig zusammengefügt ist, wobei die hochdruck-beaufschlagte Brennkammer
etwa kesselförmig ausgebildet ist, mit einer axial angeordneter Filterkammer
den Mantel des Gasgenerator-Gesamtgehäuses bildet und eine Anzünd
einrichtung etwa mittig enthält, die in einem topfförmigen peripher (ra
dial) angeordneten und mit Öffnungen versehenem Gehäuse untergebracht
ist, das mit dem Gasgenerator-Mantel befestigt ist.
Weitere Vorteile der Erfindung:
Die Abgrenzung der drei Druckkammern mit jeweils kleinstmöglichen druck
beaufschlagten Flächen in Anzünd-, Brenn- und Filterkammer in axialer
Anordnung. Dadurch günstigste Gasführung, Festigkeit, Gewicht und Bau
größe. Außerdem anpassungsfähiges Baukastensystem mit günstigen Fer
tigungsbedingungen. Die axial verlaufende Gasführung erlaubt die Begren
zung des teueren Filtermaterials auf die Länge der Filterkammer.
Eine stoffschlüssige Verbindung der topfförmigen Teile sorgt für opti
male Dichtigkeit und damit beste Voraussetzungen für sichere Unterbrin
gung der chemischen Komponenten und für eine langjährige Funktionszuver
lässigkeit. Darüber hinaus werden mutwillige Eingriffe weitestgehend
verhindert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Figuren
beschreibung erläutert, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt wäre.
Abwandlungen sind für den Fachmann ohne weiteres möglich. Zur Erfindung
gehören auch alle Kombinationen und Unter-Kombinationen der darge
stellten beschriebenen und beanspruchten Merkmale.
In den beigefügten Zeichnungen zeigt rein schematisch:
Fig. 1 den Gasgenerator im zusammengebauten Zustand (ohne Filterein
sätze);
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung vor dem Zusammenbau;
Fig. 3 eine Fügeverbindung von Teilen des Gasgenerators nach dem
Elektronenstrahl- eder Laserstrahlverfahren;
Fig. 4 eine Fügeverbindung durch Schweißen, Schrumpfen oder Kleben;
Fig. 5 eine Fügeverbindung durch Bördeln oder Döppern oder alternativ
Schrumpfen oder Kleben;
Fig. 6 eine Fügeverbindung durch Bördeln oder Rollen;
Fig. 7 eine Fügeverbindung durch Reibschweißen einseitig;
Fig. 8 eine Fügeverbindung durch Reibschweißen beiderseits einer Wand;
Fig. 9 eine Fügeverbindung mittels Schrauben und Sichern und
Fig. 10 eine Fügeverbindung durch Sicken und Rollen (Roll-Bond-Ver
fahren).
Wie die Fig. 1 u. 2 zeigen, weist der Gasgenerator eine Gaserzeugungskammer 1
und wenigstens eine, vorzugsweise zwei, Filterkammern 2 und 3 auf, wobei diese
Hauptteile aus Blech gefertigt und zusammengefügt werden, zu einer im
wesentlichen rohrförmigen zylindrischen Baueinheit, wie sie in Fig. 1
dargestellt ist. Weitere Einzelheiten sind aus der nachfolgenden Be
schreibung ersichtlich.
Aus Fig. 2 ist der modulartige Aufbau des Gasgenerator vor seinem Zusam
menbau ersichtlich. In Fig. 1 und in Fig. 2 nicht dargestellt sind die
Filtereinsätze, wie an sich bekannt (vgl. eingangs genannter Automobil
techn. Zeitschrift). Die Hauptteile 1 bis 3 sind in Blechbau
weise ausgeführt, wobei die Verwendung von Blechen bereits beschrieben worden
ist in der Deutschen Auslegeschrift 29 15 202 der Anmelderin. Die dort
vorgeschlagenen dünnen Bleche sind auch hier anwendbar, ebenso die Treib
sätze, Zünder etc.
Die Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Technik wesentlich durch
den neuartigen Aufbau und Zusammenbau.
Die Gaserzeugungskammer 1 enthält den Treibsatz und den Zünder bzw. die
Anzündeinheit 4 zum elektrischen Initiieren einer Zündung der Zündpillen
des Treibsatzes, die erfolgt wenn eine Sensorschaltung einen
Crashfall ermittelt hat. Durch das erzeugte Gas kann das Aufblasen eines
Schutzkissens bewirkt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator bildet die Gaserzeugungskammer 1 das Zentrum, an das
angebaut wird. Die Gaserzeugungskammer 1 besteht aus den Teilen 1a und 1b, welche ungleich
sind, um fertigungstechnische Vorteile, insbesondere beim Schweißen, zu
ermöglichen. Die Filterkammern 2 und 3 werden derart an die zentrale Gaser
zeugungskammer angefügt, daß die Filterkammern 2 bzw. 3 in axialer
Richtung der Hauptachse (Längsachse) der Gaserzeugungskammer 1 angeord
net sind. Die Gaserzeugungskammer 1 enthält den pyrotechnischen Treib
satz und entwickelt Druckgas, wenn von dem zentral, jedoch um 90° zur
Längsachse versetzt angeordneten Zünder 4 ein Zündimpuls ausgeht.
Das erzeugte Druckgas strömt durch die Düsenöffnungen 10 in
den Düsenplatten 1c zu der oder den Filterkammer(n) 2 und 3 und wird dabei
verwirbelt und umgelenkt, indem es die Längsschlitze 20 und 30 in den Fil
terkammern 2 und 3 peripher (radial) verläßt, wobei die mit Öffnungen ver
sehene periphere Austrittswand jeder Filterkammer den Mantel des Gas
generator-Gehäuses bildet, der mit der Schutzeinrichtung (z. B. Gassack) verbunden ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator werden die Hauptteile so zu einer zylinderförmigen
Einheit zusammengefügt. Die Hauptteile sind napfförmig ausgebildet und
die Näpfe bzw. Töpfe sind im Bereich der Kreisflächen (Düsenplatten oder
Scheiben) aneinander gefügt. Diese Kreisflächen bilden die Stirnseiten.
Das Aneinanderfügen kann flächenhaft, linienhaft oder mittels vieler
Punkte geschehen, entweder peripher oder über die Kreisflächen verteilt,
je nach angewandtem Fügeverfahren, Fügemittel und zu fügendem Mate
rial.
Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerater bildet die Gaserzeugungskammer den Zen
tralmodul, und die Filterkammern 2 und 3 werden an dieses mit ihren
Stirnseiten angebaut, so daß die verlängerte Hauptachse des Teils 1 auch
die Hauptachse der Teile 2 und 3 bildet. Die Düsenplatten oder Scheiben,
welche eben oder gewölbt ausgeführt werden können, weisen eine Vielzahl
von Düsen auf, die nach Zahl, Größe und Verteilung vom
Fachmann entsprechend der gewünschten Strömung ausgewählt werden, d. h., wenn eine
stärkere Verwirbelung erwünscht ist, wird insbesondere ihre Zahl erhöht
werden. Die Gaserzeugungskammer 1 wird erst zusammengesetzt, wenn der
Treibsatz eingefüllt ist. Gleiches gilt für die Filterkammern 2 und 3
bezüglich der Filter. Die Filterkammern 2 und 3 werden dann symmetrisch
angefügt an die Gaserzeugungskammer 1, und zwar symmetrisch bezogen auf
die Mittelachse des Zünders 4, der seinerseits einen 90°-Winkel zur
Hauptachse des Zylinders bildet, jedoch zentral innerhalb der zusammen
gefügten Gaserzeugungskammer, im Beispiel genau mittig angeordnet ist.
Der Zünder ist als solcher ebenfalls in einem napfförmigen Gehäuse ange
ordnet und dieses napfförmige Gehäuse 4b wird in das Blechgehäuse der
Gaserzeugungskammer 1 fest und dicht eingefügt. Die Druckerzeugungskam
mer 1 weist die größte Wandstärke auf, weil sie am höchsten druckbe
lastet wird. Für die Teile 2 und 3 ist eine geringere Wandstärke
ausreichend.
Die Teile des Gasgenerators bestehen - wie an sich bekannt - aus Blechen,
und bevorzugt aus gleichen oder ähnlichen Materialien, insbesondere je
doch aus fügeverträglichen Materialien.
Als besonders geeignet erwiesen haben sich die folgenden Fügeverfahren:
Elektronenstrahlschweißen, Laserstrahlschweißen, Reibschweißen, Schrump
fen, Metallkleben mit Klebstoffen wie sie aus der Luft- und Raumfahrt be
kannt sind, weil auch dort gleiche oder ähnliche metallische Leichtbauma
terialien verwandt werden.
Ebenso kann das Fügen durch Bördeln oder Döppern, durch Rollen
(Roll-Bond-Verfahren) sowie durch Schrauben und Sichern (dabei Abdichten)
erfolgen.
Wesentlich ist, daß korrosionsfeste Materialien
wegen der chemischen Aggressivität des Treibsatzes verwendet werden, und daß die verwende
ten Materialien in solcher Wandstärke ausgeführt werden, daß sie den an
stehenden Druckbelastungen standhalten. Die weitere Forderung ist die
absolute Dichtheit der Fügeverbindungen.
Der Fachmann wird unter diesen Möglichkeiten vor allem nach sicherheits
technischen aber auch nach fertigungstechnischen sowie wirtschaftlichen
Gesichtspunkten seine Auswahl treffen, insbesondere hinsichtlich des an
zuwendenden Fügeverfahrens. Dabei kann er selbstverständlich verschie
dene Fügeverfahren miteinander kombinieren.
In den Fig. 3 bis 10 sind die einzelnen Fügeverfahren beispiels
weise anhand jeweils einer einzelnen Fügestelle im Detail dargestellt
und in der Figurenbeschreibung kurz erläutert.